JP6838158B2 - 原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ及び温度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉ループ内温度測定用設備に関し、特に、原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ及び温度測定装置に関するものである。

原子炉制御及び保護システムの機能を実現するために、一次ループにおけるヒートパイプ内の冷媒の平均温度を測定する必要がある。当該温度測定は、一次ループにおける温度変化を迅速に反映できなければならないが、一次ループにおけるヒートパイプ内の冷媒は温度躍層を有し、各位置の冷媒温度の差異が大きい。間違ったヒートパイプおよび温度測定装置の設計では、一次ループにおけるヒートパイプ内の冷媒の平均温度は大きく変動し、測定精度が低く、一次ループの平均温度を正確に測定することができない。特に、コンパクト型の原子炉の場合、温度測定装置又はループはあまり多くのスベースを占めないため、ヒートパイプ及び温度測定装置の設計はより困難且つ重要になる。

本発明の目的は、構造がコンパクト、スペースを節約、迅速に温度を測定でき、且つ温度測定の精度を向上させ、温度測定の変動を低減できる原子炉の一次ループの温度測定用ヒートパイプを提供することである。

本発明の目的は、迅速に温度を測定でき、且つ温度測定の精度を向上させ、温度測定の変動を低減できる原子炉ループ内温度測定装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明が提供する原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプは、ヒートパイプ本体を備え、前記ヒートパイプ本体の水平方向における断面が環状構造であり、前記ヒートパイプ本体の垂直方向且つ中心軸を通す断面が筒状構造であり、前記ヒートパイプ本体の中央部に収容キャビティが形成され、周縁に流路が形成され、前記ヒートパイプ本体の側壁に複数の測温用取水孔を設け、前記測温用取水孔が前記ヒートパイプ本体の中心軸の周り且つ同一高さに設置される。

本発明のヒートパイプ１は、従来技術と比較して、水平方向における断面が環状構造であり、垂直方向且つ中心軸を通す断面が筒状構造であるため、環状で上昇できる筒状構造を形成し、構造は簡単であり、原子炉の蒸気発生器の一次側に設置される場合、配置スペースを節約でき、原子炉のコンパクト性に優れる。また、前記ヒートパイプ本体の側壁に複数の測温用取水孔を設け、前記測温用取水孔が前記ヒートパイプ本体の中心軸周り且つ同一高さに設けられることによって、管路に対する複数箇所の素早い温度測定が可能となり、測温用取水孔の個数を増やすことにつれて、温度測定の誤差が減少し、温度測定の精度を効果的に改善することができる。

好ましくは、前記測温用取水孔と前記ヒートパイプ本体上端面との距離範囲が５００ｍｍ〜８００ｍｍである。同一高さに配置されることによって、一次ループ内の冷媒の温度差は小さく、温度変動幅も小さいため、温度測定の変動を効果的に低減することができる。

好ましくは、前記ヒートパイプ本体に、蒸気発生器の一次側の送入管と連通する入口が設けられる。

具体的には、前記ヒートパイプ本体の中心軸と前記入口の中心軸とが互いに垂直となり、且つ２つの中心軸の間に前記ヒートパイプ本体の対称面が形成される。

具体的には、前記対称面の両側に位置される前記測温用取水孔が対称するように設置される。

具体的には、前記測温用取水孔は第１取水孔を備え、前記第１取水孔が前記入口に隣接し、前記第１取水孔の中心軸と前記入口の中心軸の水平面における投影との夾角が２４〜４２度である。

具体的には、前記測温用取水孔は複数の第２取水孔を更に備え、前記第１取水孔に隣接する第２取水孔の中心軸と前記第１取水孔の中心軸との夾角は、前記第１取水孔の中心軸と前記入口の中心軸の水平面における投影との夾角よりも大きい。

原子炉ループ内温度測定装置は、温度測定装置と前記温度測定用ヒートパイプとを備え、前記温度測定装置が前記測温用取水孔を介して温度を測定する。

好ましくは、前記温度測定装置が前記測温用取水孔に固設される。

好ましくは、前記温度測定装置と前記測温用取水孔との間に、測定対象の液体を取り出すことが可能な配管を設ける。

本発明の原子炉ループ内温度測定装置における温度測定用ヒートパイプの側面図である。 本発明の原子炉ループ内温度測定装置における温度測定用ヒートパイプの平面図である。 本発明の温度測定用ヒートパイプにおける測温用取水孔の配置の第１実施形態を示す図である。 本発明の温度測定用ヒートパイプおける測温用取水孔の配置の第２実施形態を示す図である。 本発明の温度測定用ヒートパイプにおける測温用取水孔の配置の第３実施形態を示す図である。

下記の実施形態および添付の図面を参照しながら、本発明の技術的な内容、構造特徴及び効果をより詳しく説明する。

図１および図２に示すように、本発明の原子炉ループ内温度測定装置は、温度測定装置と、温度測定用ヒートパイプ１００と、を備える。前記温度測定用ヒートパイプ１００は、原子炉蒸気発生器の一次側熱交換管束の上流に配置され、前記温度測定用ヒートパイプ１００は、ヒートパイプ本体１を備え、前記ヒートパイプ本体１は、水平方向における断面が環状構造であり、垂直方向且つ中心軸を通す断面が筒状構造である。すなわち、前記ヒートパイプ本体１の構造は、例えば、逆Ｕ字状構造である。前記ヒートパイプ本体１の中央部に収容キャビティ１１が形成され、前記収容キャビティ１１が熱交換管束を収容し、周囲に流路１２が形成される。前記ヒートパイプ本体１の側壁に、複数の測温用取水孔１３が設けられ、前記測温用取水孔１３は、前記ヒートパイプ本体１中心軸の周り且つ同一高さに設置される。前記ヒートパイプ本体１には、蒸気発生器の一次側送入管２と連通する入口１４が設けられ、前記入口１４が前記流路１２と連通している。前記温度測定装置は、前記測温用取水孔１３に固設される。前記温度測定装置は、前記測温用取水孔１３を介して、温度を直接に測定するので、ループ内の冷媒の温度を迅速に測定することができる。なお、前記温度測定装置と前記測温用取水孔１３との間に、配管を設けてもよく、この配管で冷媒をマザーパイプに取り出し、前記温度測定装置は、前記マザーパイプを介してヒートパイプ本体１の温度を間接的に測定する。

前記ヒートパイプ本体１の中心軸と前記入口１４の中心軸とは互いに直交しており、且つ２つの中心軸の間に、前記ヒートパイプ本体１の対称面が形成される。前記対称面の両側に位置される前記測温用取水孔１３が対称に配置されている。

前記測温用取水孔１３と前記ヒートパイプ本体１の上端面との距離範囲ｋは、５００ｍｍ〜８００ｍｍである。この高さでは、一次ループ内の冷媒の温度差が小さく、温度変動幅も小さいので、温度測定値の変動を効果的に抑制することができる。

前記測温用取水孔１３は、第１取水孔１３１と複数の第２取水孔１３２とを備え、前記第１取水孔１３１に隣接する第２取水孔１３２の中心軸と前記第１取水孔１３１の中心軸との夾角は、前記第１取水孔１３１の中心軸と前記入口１４の中心軸の水平面にある投影との夾角よりも大きい。本発明の前記測温用取水孔１３が同一高さに配置される方法は様々であり、以下いくつの実施形態を例示するが、これらに限定されない。

図３は、第１実施形態を示している。

前記対称面の一方側に位置する前記測温用取水孔１３は、一つの第１取水孔１３１と一つの第２取水孔１３２とを備える。前記第１取水孔１３１は、前記入口１４に隣接し、前記第１取水孔１３１の中心軸が前記ヒートパイプ本体１の半径方向に位置され、前記第１取水孔１３１の中心軸と前記入口１４の中心軸の水平面における投影との夾角ａが３０〜４２度である。前記第２取水孔１３２と前記第１取水孔１３１との夾角ｂが９０度である。前記対称面を対称面とし、前記対称面に対する他方側の第１取水孔１３１と前記入口１４との夾角ａ、並びに、第１取水孔１３１と第２取水孔１３２との夾角ｂは、上述した配置と同じである。

図４は、第２実施形態を示している。

前記対称面の一方側に位置する前記測温用取水孔１３は、一つの第１取水孔１３１と２つの第２取水孔１３２とを備える。前記第１取水孔１３１は、前記入口１４に隣接し、前記第１取水孔１３１の中心軸が前記ヒートパイプ本体１の半径方向に位置され、前記第１取水孔１３１の中心軸と前記入口１４の中心軸の水平面における投影との夾角ｃが２６〜３５度である。第１取水孔１３１に隣接する前記第２取水孔１３２と前記第１取水孔１３１との夾角ｄが６０度であり、他方の第２取水孔１３２と前記第１取水孔１３１と隣接する前記第２取水孔１３２との夾角ｅが６０度である。前記対称面を対称面とし、前記対称面に対する他方側の第１取水孔１３１と前記入口１４との夾角ｃ、第１取水孔１３１と、第２取水孔１３２との夾角ｄ、及び第２取水孔１３２同士間の夾角ｅは、上述した配置と同じである。

図５は、第３実施形態を示している。

前記対称面の一方側に位置する前記測温用取水孔１３は、一つの第１取水孔１３１と３つの第２取水孔１３２とを備える。前記第１取水孔１３１は、前記入口１４に隣接し、前記第１取水孔１３１の中心軸が前記ヒートパイプ本体１の半径方向に位置され、前記第１取水孔１３１の中心軸と前記入口１４の中心軸の水平面における投影との夾角ｆが２４〜３０度である。第１取水孔１３１に隣接する前記第２取水孔１３２と前記第１取水孔１３１との夾角ｇが４５度であり、互いに隣接する前記第２取水孔１３２同士間の夾角ｈが４５度である。前記対称面を対称面とし、前記対称面に対する他方側の第１取水孔１３１と前記入口１４との夾角ｆ、第１取水孔１３１と第２取水孔１３２との夾角ｇ、及び互いに隣接する第２取水孔１３２同士間の夾角ｈは、上述した配置と同じである。

本発明のヒートパイプ１は、従来技術と比較して、水平方向における断面が環状構造であり、垂直方向且つ中心軸を通す断面が筒状構造であるため、環状で上昇できる筒状構造を形成し、構造は簡単であり、原子炉の蒸気発生器の一次側に設置される場合、配置スペースを節約でき、原子炉のコンパクト性に優れる。また、前記ヒートパイプ本体１の側壁に複数の測温用取水孔１３を設け、前記測温用取水孔１３が前記ヒートパイプ本体１の中心軸周り且つ同一高さに設けられることによって、管路に対する複数箇所の素早い温度測定が可能となり、測温用取水孔１３の個数を増やすことにつれて、温度測定の誤差が減少し、温度測定の精度を効果的に改善することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、本発明の範囲内での均等な変更も本発明の範囲内であることを留意されたい。

Claims (10)

1. 原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプであって、前記原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプは、原子炉ループと温度測定装置とに接続されて原子炉ループ内の冷媒の温度を検出するように用いられ、前記原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプは、ヒートパイプ本体を備え、
   前記ヒートパイプ本体は、水平方向における断面が環状構造であり、垂直方向且つ中心軸を通す断面が逆Ｕ字構造でであり、
   前記ヒートパイプ本体の中央部に収納チャンバーが形成され、前記ヒートパイプ本体の内部に冷媒の流路を形成し、前記ヒートパイプ本体の側壁に複数の測温用取水孔を設け、前記測温用取水孔が前記ヒートパイプ本体の中心軸周り且つ同一高さに設けられる、ことを特徴とする原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
2. 前記測温用取水孔と前記ヒートパイプ本体上端面との距離範囲は、５００ｍｍ〜８００ｍｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
3. 前記ヒートパイプ本体に、蒸気発生器の一次側の送入管と連通する入口が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
4. 前記ヒートパイプ本体の中心軸と前記入口の中心軸とが互いに垂直となり、且つ２つの中心軸の間に前記ヒートパイプ本体の対称面が形成される、ことを特徴とする請求項３に記載の原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
5. 前記対称面の両側に位置する前記測温用取水孔が対称するように設置される、ことを特徴とする請求項４に記載の原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
6. 前記測温用取水孔は第１取水孔を備え、前記第１取水孔が前記入口に隣接し、前記第１取水孔の中心軸と前記入口の中心軸の水平面における投影との夾角が２４〜４２度である、ことを特徴とする請求項５に記載の原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
7. 前記測温用取水孔は複数の第２取水孔を備え、前記第１取水孔に隣接する第２取水孔の中心軸と前記第１取水孔の中心軸との夾角は、前記第１取水孔の中心軸と前記入口の中心軸の水平面における投影との夾角よりも大きい、ことを特徴とする請求項６に記載の原子炉ループ内温度測定用ヒートパイプ。
8. 原子炉ループ内温度測定装置であって、温度測定装置と請求項１〜７のいずれかに記載の温度測定用ヒートパイプとを備え、前記温度測定装置は前記測温用取水孔を介して温度を測定する、ことを特徴とする原子炉ループ内温度測定装置。
9. 前記温度測定装置が前記測温用取水孔に固設される、ことを特徴とする請求項８に記載の原子炉ループ内温度測定装置。
10. 前記温度測定装置と前記測温用取水孔との間に、測定対象の液体を取り出す配管を設ける、ことを特徴とする請求項８に記載の原子炉ループ内温度測定装置。